适用于任意网格的大规模并行CFD计算框架PHengLEI

发布时间：2021-05-26 15:31

　　针对计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）大规模并行计算的需要,我们设计了适用于任意网格类型的并行计算框架风雷（PHengLEI）软件,同时支持结构网格、非结构网格和重叠网格.为了实现并行通信与网格类型无关且与物理求解器开发者隔离,我们设计了通用的通信模式和一种基于网格块的"三合一"的数据交换模式,即将多块结构网格块、并行分区网格块和结构/非结构网格块间的交界面数据完全标准化为数据底层后,在数据底层统一进行交换,使得数据交换不依赖于网格类型和数据类型,从而实现任意网格类型并行通信模式的统一.作为气动数据生产的"数值风洞",要求代码将并行隔离至底层,为此针对主流计算机系统的特点,设计了粗粒度MPI/OpenMP混合并行模式,领域专家只需关注求解器开发而无需关注并行通信,在提高可移植性、可扩展性的同时尽可能兼顾封装性.针对大规模并行计算的实际工程需求,设计了并行分区、大规模并行文件存储模式,以缩短前置处理和文件I/O时间.最后,分别基于结构网格、非结构网格和重叠网格,给出了工程应用领域的标模算例,以说明PHengLEI并行计算框架对不同网格类型的适... 

【文章来源】：计算机学报. 2019,42(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：16 页

【文章目录】：
1 引言
2 PHengLEI简介
3 网格分区策略
    3.1 结构网格分区
    3.2 非结构网格分区
    3.3 并行分区技术
4 通用并行框架设计
    4.1 通信模式
    4.2 并行计算框架分层结构
        4.2.1 并行API接口层
        4.2.2 交界面数据层
        4.2.3 数据底层
        4.2.4 MPI通信层
    4.3 MPI/OpenMP混合并行模式
5 面向CFD应用的并行文件存储模式
6 串行和并行效率优化
    6.1 串行优化
    6.2 MPI/OpenMP并行优化
7 CFD应用测试
    7.1 非结构网格算例：客机起降状态
    7.2 结构网格算例：客机标模巡航状态
    7.3 重叠网格算例：高升力外形
8 结束语
Background


【参考文献】：
期刊论文
[1]HyperFLOW亚跨声速流动验证（英文）[J]. 赫新,赵钟,马戎,王年华,张来平.  空气动力学学报. 2016(02)
[2]HyperFLOW软件数值模拟TrapWing高升力外形[J]. 赵钟,赫新,张来平,何琨,何磊.  空气动力学学报. 2015(05)
[3]基于Jaumin的等参单元算法框架设计[J]. 孙运见,孙乐.  计算机辅助工程. 2015(01)
[4]GRAPES全球模式MPI与OpenMP混合并行方案[J]. 蒋沁谷,金之雁.  应用气象学报. 2014(05)
[5]大型通用CFD软件体系结构与数据结构研究[J]. 赫新,张来平,赵钟,邓小刚.  空气动力学学报. 2012(05)
[6]JASMIN框架中多块结构网格拼接并行计算及其应用[J]. 郭红,莫则尧,张爱清.  计算机工程与科学. 2012(08)



本文编号：3206615